脫水包含多糖的生物質(zhì)材料、從生物質(zhì)材料中提取多糖的方法及脫水的生物質(zhì)材料的制作方法
【專利摘要】一種使包含多糖和水的生物質(zhì)材料脫水的方法。該方法包括用包含醇的潤濕組合物潤濕生物質(zhì)材料，以形成包含潤濕的生物質(zhì)材料和液體組分的生物質(zhì)漿料，從生物質(zhì)漿料中機(jī)械地分離出一部分液體組分，以及從潤濕的生物質(zhì)材料中機(jī)械地分離出至少一部分水。還公開了一種從生物質(zhì)材料和脫水的生物質(zhì)材料中提取多糖的方法。
【專利說明】脫水包含多糖的生物質(zhì)材料、從生物質(zhì)材料中提取多糖的 方法及脫水的生物質(zhì)材料
[0001] 本申請是申請日為2010年7月7日，申請?zhí)枮?01080027732. X，發(fā)明名稱為"脫 水包含多糖的生物質(zhì)材料、從生物質(zhì)材料中提取多糖的方法及脫水的生物質(zhì)材料"的申請 的分案申請。 發(fā)明領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明涉及多糖材料，且更具體地涉及含有多糖的材料的脫水。
[0003] 發(fā)明背景
[0004] 諸如果膠和角叉菜膠的多糖以膠態(tài)形式用于許多應(yīng)用中，包括但不限于食品制 備。可從含有多糖的生物質(zhì)材料中提取多糖，且這樣的生物質(zhì)材料可包括柑橘屬果皮、蘋果 渣、制糖中產(chǎn)生的制糖甜菜渣、油提取產(chǎn)生的向日葵殘渣、從馬鈴薯提取淀粉產(chǎn)生的馬鈴薯 殘渣、紅藻和褐藻。
[0005] -些生物質(zhì)材料含有汁、精油、糖、水或其組合。通常，從生物質(zhì)材料中除去或提取 諸如汁、精油和糖的材料，然后從剩余的生物質(zhì)材料中提取果膠。這樣的生物質(zhì)材料可能含 有大量的水，包括天然存在于材料中的水和在提取糖或其他組分期間添加到材料中的水。
[0006] 在其國內(nèi)的含有多糖的生物質(zhì)材料資源短缺的國家，為了提取多糖，可從其他國 家進(jìn)口生物質(zhì)材料，但常常需要長距離運輸。因此，基于經(jīng)濟(jì)原因，在長距離運輸生物質(zhì)材 料之前，可能有必要從含有多糖的生物質(zhì)材料中除去大量的水。通常通過用燃燒的天然氣 直接加熱來干燥含有多糖的生物質(zhì)材料，以用于運輸。使用大量的水來從生物質(zhì)材料中提 取含有非多糖的生物質(zhì)材料組分（例如糖）并且清潔從該方法中產(chǎn)生的流出水，在經(jīng)濟(jì)上 和環(huán)境上可能是不期望的。此外，通過用燃燒的天然氣直接加熱來干燥濕的含有多糖的生 物質(zhì)材料，在經(jīng)濟(jì)上和環(huán)境上也可能是不期望的。因此，存在對如下一種方法的需求：處理 并使含有多糖的生物質(zhì)材料脫水的方法，該方法使用較少的水且因此產(chǎn)生較少的出水，或 降低能耗且減少溫室氣體（例如如C0 2)排放，或兩者。
[0007] 發(fā)明概述
[0008] 本發(fā)明通過提供一種使包含多糖和水的生物質(zhì)材料脫水的方法，解決了上述需求 中的一種或多種需求，其中該方法包括用含醇的潤濕組合物潤濕生物質(zhì)材料，以形成包含 潤濕的生物質(zhì)材料和液體組分的生物質(zhì)漿料，從生物質(zhì)漿料中機(jī)械地分離出液體組分的至 少一部分，以及從潤濕的生物質(zhì)材料中機(jī)械地分離出至少一部分水。不期望受理論束縛，潤 濕組合物中的醇顯示出促進(jìn)從潤濕的生物質(zhì)材料中機(jī)械分離出水。
[0009] 在一些實施方案中，所述方法還可包括在潤濕步驟之前，從所述生物質(zhì)材料中提 取至少一種生物質(zhì)組分。優(yōu)選地，所述至少一種生物質(zhì)組分可包括汁。
[0010] 在一些實施方案中，所述方法還可包括在潤濕步驟之前，粉碎所述生物質(zhì)材料。
[0011] 在一些實施方案中，其中潤濕步驟可包括用所述潤濕組合物洗滌所述生物質(zhì)材料。
[0012] 在一些實施方案中，其中從所述潤濕的生物質(zhì)材料中機(jī)械地分離出至少一部分水 的步驟可包括加壓所述生物質(zhì)材料。
[0013] 在一些實施方案中，其中所述潤濕步驟可包括用所述潤濕組合物洗滌所述生物質(zhì) 材料，進(jìn)行多次洗滌，并且從所述生物質(zhì)漿料中機(jī)械地分離出所述液體組分的至少一部分 的步驟可包括在所述多次洗滌中的每次洗滌之后，從所述生物質(zhì)漿料中機(jī)械地分離出所述 液體組分的至少一部分。優(yōu)選地，其中從所述潤濕的生物質(zhì)材料中機(jī)械地分離出至少一部 分水的步驟可包括加壓所述生物質(zhì)材料。
[0014] 優(yōu)選地，其中所述多次洗滌的次數(shù)可以為2至4次洗滌。
[0015] 優(yōu)選地，其中所述多次洗滌可被逆流地進(jìn)行。
[0016] 在一些實施方案中，其中從所述潤濕的生物質(zhì)材料中機(jī)械地分離出至少一部分水 的步驟可包括在所述多次洗滌中的每次洗滌之后，加壓所述生物質(zhì)材料。
[0017] 在一些實施方案中，其中可實施從所述潤濕的生物質(zhì)材料中機(jī)械地分離出至少一 部分水的步驟，以使得所述脫水的生物質(zhì)材料包含按重量計所述脫水的生物質(zhì)材料的約 35%至約60%的量的干物質(zhì)。
[0018] 在一些實施方案中，其中可實施從所述潤濕的生物質(zhì)材料中機(jī)械地分離出至少一 部分水的步驟，以使得所述脫水的生物質(zhì)材料包含按重量計所述脫水的生物質(zhì)材料的約 45%至約60%的量的干物質(zhì)。
[0019] 在一些實施方案中，所述方法還可包括燃燒所述脫水的生物質(zhì)材料的至少一部分 以產(chǎn)生熱，并且在所述脫水方法中或在其他熱應(yīng)用中利用所述熱。
[0020] 在一些實施方案中，所述方法還可包括在從所述潤濕的生物質(zhì)材料中機(jī)械地分離 出至少一部分水的步驟之后，用熱干燥所述脫水的生物質(zhì)材料，以形成干燥的脫水的生物 質(zhì)材料，優(yōu)選地，還可包括燃燒所述干燥的脫水的生物質(zhì)材料的至少一部分以產(chǎn)生熱，并且 在所述脫水方法中利用所述熱。
[0021] 在一些實施方案中，其中所述生物質(zhì)材料可選自由以下組成的組：柑橘屬果皮、蘋 果渣、來自糖生產(chǎn)中的制糖甜菜殘渣、來自向日葵油生產(chǎn)中的向日葵殘渣、來自淀粉生產(chǎn)中 的馬鈴薯殘渣、紅藻和褐藻。
[0022] 在一些實施方案中，其中所述生物質(zhì)材料可包括橙皮。
[0023] 在一些實施方案中，其中所述醇可以是乙醇、異丙醇或其組合。
[0024] 在一些實施方案中，其中所述醇可以以按重量計所述潤濕組合物的約40%至約 85 %的量存在于所述潤濕組合物中。
[0025] 在一些實施方案中，其中所述醇可以以按重量計所述潤濕組合物的至少約70%的 量存在于所述潤濕組合物中。
[0026] 在一些實施方案中，其中所述潤濕組合物還可包含水。
[0027] 在一些實施方案中，其中從所述潤濕的生物質(zhì)材料中機(jī)械地分離出至少一部分水 的步驟還可包括從所述潤濕的生物質(zhì)材料中除去所述醇的至少一部分。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了 一種從在水中的包含多糖的生物質(zhì)材料中提取多 糖的方法。該方法包括用含醇的潤濕組合物潤濕生物質(zhì)材料，以形成包含潤濕的生物質(zhì)材 料和液體組分的生物質(zhì)漿料，從生物質(zhì)漿料中機(jī)械地分離出液體組分的至少一部分，從潤 濕的生物質(zhì)材料中機(jī)械地分離出至少一部分水，以形成脫水的生物質(zhì)材料，以及從脫水的 生物質(zhì)材料中提取多糖的至少一部分。
[0029] 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種醇洗滌的和加壓的含有多糖的生物質(zhì)材料。 這種生物質(zhì)材料包含按重量計生物質(zhì)材料的約35%至60%的量的干物質(zhì)和按重量計生物 質(zhì)材料的約3%至30%的量的殘余糖。
[0030] 根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了一種從包含多糖和水的生物質(zhì)材料中提取多糖的 方法，所述方法包括：用包含醇的潤濕組合物潤濕所述生物質(zhì)材料，以形成包含潤濕的生物 質(zhì)材料和液體組分的生物質(zhì)漿料；從所述生物質(zhì)漿料中機(jī)械地分離出所述液體組分的至少 一部分；從潤濕的生物質(zhì)材料中機(jī)械地分離出至少一部分水，以形成脫水的生物質(zhì)材料； 以及從所述脫水的生物質(zhì)材料中提取所述多糖的至少一部分。
[0031] 在一些實施方案中，所述方法還可包括在從所述潤濕的生物質(zhì)材料中機(jī)械地分離 出至少一部分水的步驟之后，但在提取步驟之前，用熱干燥所述脫水的生物質(zhì)材料，以形成 干燥的脫水的生物質(zhì)材料。
[0032] 在一些實施方案中，其中可在第一位置處進(jìn)行潤濕步驟和機(jī)械分離步驟，可在遠(yuǎn) 離所述第一位置的第二位置處進(jìn)行多糖提取步驟，并且所述方法還可包括將所述脫水的生 物質(zhì)材料的至少一部分從所述第一位置輸送到所述第二位置。
[0033] 根據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了一種制備食品的方法，包括將本發(fā)明的醇洗滌的 和加壓的含有多糖的生物質(zhì)材料添加到食品基料中。
[0034] 根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供了一種控制動物皮膚或人皮膚的pH的方法，包括使 皮膚暴露于包含本發(fā)明的醇洗滌的和加壓的含有多糖的生物質(zhì)材料的組合物。
[0035] 根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供了一種控制畜牧場中的大氣氨的方法，包括使由畜 牧場中的動物排放的動物廢物暴露于包含本發(fā)明的醇洗滌的和加壓的含有多糖的生物質(zhì) 材料的組合物。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明的第八方面，提供了一種使包含果膠和水的初始生物質(zhì)材料脫水的方 法，所述方法包括：粉碎所述初始生物質(zhì)材料；用包含醇的潤濕組合物潤濕所述初始生物 質(zhì)材料，以形成生物質(zhì)漿料，其中所述醇為乙醇、異丙醇、或其組合，并以按重量計所述潤濕 組合物的約40%至約96%的量存在于所述潤濕組合物中；從所述生物質(zhì)漿料中機(jī)械地分 離出所述潤濕組合物、水、或其組合的至少第一部分以形成潤濕的生物質(zhì)材料；以及通過加 壓所述潤濕的生物質(zhì)材料從所述潤濕的生物質(zhì)材料中機(jī)械地分離出所述潤濕組合物、水、 或其組合的至少第二部分以形成脫水的生物質(zhì)材料，所述脫水的生物質(zhì)材料包括大于所述 初始生物質(zhì)材料的按重量計的干物質(zhì)百分?jǐn)?shù)，其中所述初始生物質(zhì)材料選自由以下組成的 組：柑橘屬果皮、蘋果渣、來自糖生產(chǎn)中的制糖甜菜殘渣、來自向日葵油生產(chǎn)中的向日葵殘 渣、以及來自淀粉生產(chǎn)中的馬鈴薯殘渣。
[0037] 在一些實施方案中，其中所述潤濕步驟可包括用所述潤濕組合物洗滌所述生物質(zhì) 材料。優(yōu)選地，其中所述洗滌可具有從約10分鐘至約30分鐘的持續(xù)時間。
[0038] 在一些實施方案中，其中所述潤濕步驟可包括用所述潤濕組合物洗滌所述生物質(zhì) 材料，進(jìn)行多次洗滌，并且從所述生物質(zhì)漿料中機(jī)械地分離出所述潤濕組合物、水、或其組 合的至少一部分的步驟可包括在所述多次洗滌中的每次洗滌之后，從所述生物質(zhì)漿料中機(jī) 械地分離出所述潤濕組合物、水、或其組合的至少一部分。
[0039] 在一些實施方案中，其中所述多次洗滌可包括2至4次洗滌。優(yōu)選地，其中所述多 次洗滌可被逆流地進(jìn)行。
[0040] 在一些實施方案中，其中從所述多次洗滌的第一次洗滌至所述多次洗滌的最后一 次洗滌，存在于所述潤濕組合物中的醇的濃度可增加。
[0041] 在一些實施方案中，其中可實施從所述潤濕的生物質(zhì)材料中機(jī)械地分離出至少一 部分水的步驟，以使得所述脫水的生物質(zhì)材料包含按重量計所述脫水的生物質(zhì)材料的約 35%至約60%的量的干物質(zhì)。
[0042] 在一些實施方案中，其中從所述潤濕的生物質(zhì)材料中機(jī)械地分離出至少一部分水 的步驟可包括通過施加約0. 5巴至約8巴的壓力持續(xù)約1分鐘至約25分鐘的持續(xù)時間加 壓所述潤濕的生物質(zhì)材料。
[0043] 在一些實施方案中，其中從所述潤濕的生物質(zhì)材料中機(jī)械地分離出至少一部分水 的步驟可包括用螺桿壓力機(jī)加壓所述潤濕的生物質(zhì)材料。
[0044] 在一些實施方案中，所述方法還可包括在從所述潤濕的生物質(zhì)材料中機(jī)械地分離 出所述潤濕組合物、水、或其組合的至少一部分的步驟之后，用熱干燥所述脫水的生物質(zhì)材 料，以形成干燥的脫水的生物質(zhì)材料。
[0045] 在一些實施方案中，所述方法還可包括從所述脫水的生物質(zhì)材料中提取至少一部 分果膠。優(yōu)選地，其中可以以大于30%的果膠收率從所述脫水的生物質(zhì)材料提取所述果膠。
[0046] 在一些實施方案中，所述方法還可包括在從所述潤濕的生物質(zhì)材料中機(jī)械地分離 出所述潤濕組合物、水、或其組合的至少一部分的步驟之后，但在所述提取步驟之前，用熱 干燥所述脫水的生物質(zhì)材料，以形成干燥的脫水的生物質(zhì)材料。
[0047] 在一些實施方案中，其中可在第一位置處進(jìn)行所述潤濕步驟和所述機(jī)械分離步 驟，在遠(yuǎn)離所述第一位置的第二位置處進(jìn)行所述果膠提取步驟，并且所述方法還可包括將 所述脫水的生物質(zhì)材料的至少一部分從所述第一位置輸送到所述第二位置。
[0048] 根據(jù)本發(fā)明的第九方面，提供了一種使包含角叉菜膠和水的初始生物質(zhì)材料脫水 的方法，所述方法包括：粉碎包含紅藻的所述初始生物質(zhì)材料；用包含醇的潤濕組合物潤 濕所述初始生物質(zhì)材料，以形成生物質(zhì)漿料，其中所述醇為乙醇、異丙醇、或其組合,并以按 重量計所述潤濕組合物的約40%至約85%的量存在于所述潤濕組合物中；從所述生物質(zhì) 漿料中機(jī)械地分離出所述潤濕組合物、水、或其組合的至少第一部分以形成潤濕的生物質(zhì) 材料；以及通過加壓所述潤濕的生物質(zhì)材料從所述潤濕的生物質(zhì)材料中機(jī)械地分離出所述 潤濕組合物、水、或其組合的至少第二部分以形成脫水的生物質(zhì)材料，所述脫水的生物質(zhì)材 料包括大于所述初始生物質(zhì)材料的按重量計的干物質(zhì)百分?jǐn)?shù)。
[0049] 在一些實施方案中，其中所述潤濕步驟可包括用所述潤濕組合物洗滌所述生物質(zhì) 材料。優(yōu)選地，其中所述洗滌可具有從約10分鐘至約30分鐘的持續(xù)時間。
[0050] 在一些實施方案中，其中所述潤濕步驟可包括用所述潤濕組合物洗滌所述生物質(zhì) 材料，進(jìn)行多次洗滌，并且從所述生物質(zhì)漿料中機(jī)械地分離出所述潤濕組合物、水、或其組 合的至少一部分的步驟可包括在所述多次洗滌中的每次洗滌之后，從所述生物質(zhì)漿料中機(jī) 械地分離出所述潤濕組合物、水、或其組合的至少一部分。
[0051] 在一些實施方案中，其中所述多次洗滌可包括2至4次洗滌。優(yōu)選地，其中所述多 次洗滌可被逆流地進(jìn)行。
[0052] 在一些實施方案中，其中從所述多次洗滌的第一次洗滌至所述多次洗滌的最后一 次洗滌，存在于所述潤濕組合物中的醇的濃度可增加。
[0053] 在一些實施方案中，其中可實施從所述潤濕的生物質(zhì)材料中機(jī)械地分離出至少一 部分水的步驟，以使得所述脫水的生物質(zhì)材料包含按重量計所述脫水的生物質(zhì)材料的約 35 %至約60%的量的干物質(zhì)。
[0054] 在一些實施方案中，其中從所述潤濕的生物質(zhì)材料中機(jī)械地分離出至少一部分水 的步驟可包括通過施加約0. 5巴至約8巴的壓力持續(xù)約1分鐘至約25分鐘的持續(xù)時間加 壓所述潤濕的生物質(zhì)材料。
[0055] 在一些實施方案中，其中從所述潤濕的生物質(zhì)材料中機(jī)械地分離出至少一部分水 的步驟可包括用螺桿壓力機(jī)加壓所述潤濕的生物質(zhì)材料。
[0056] 在一些實施方案中，所述方法還可包括在從所述潤濕的生物質(zhì)材料中機(jī)械地分離 出所述潤濕組合物、水、或其組合的至少一部分的步驟之后，用熱干燥所述脫水的生物質(zhì)材 料，以形成干燥的脫水的生物質(zhì)材料。
[0057] 在一些實施方案中，所述方法還可包括從所述脫水的生物質(zhì)材料中提取至少一部 分角叉菜膠。優(yōu)選地，還可包括在從所述潤濕的生物質(zhì)材料中機(jī)械地分離出所述潤濕組合 物、水、或其組合的至少一部分的步驟之后，但在所述提取步驟之前，用熱干燥所述脫水的 生物質(zhì)材料，以形成干燥的脫水的生物質(zhì)材料。
[0058] 優(yōu)選地，其中可在第一位置處進(jìn)行所述潤濕步驟和所述機(jī)械分離步驟，在遠(yuǎn)離所 述第一位置的第二位置處進(jìn)行所述角叉菜膠提取步驟，并且所述方法還可包括將所述脫水 的生物質(zhì)材料的至少一部分從所述第一位置輸送到所述第二位置。
[0059] 下面在以下詳述、附圖和權(quán)利要求書中提出了本發(fā)明的實施方式。
[0060] 附圖簡述
[0061] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的具有單次加壓的四步逆流乙醇醇洗滌的示意圖。
[0062] 圖2是具有單次加壓步驟的四步逆流異丙醇醇洗滌的示意圖。
[0063] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施方式的在加壓果皮中使用的加壓單元的分解圖。
[0064] 圖4是安裝到分析儀上的圖3中的加壓單元的透視圖。
[0065] 實施方式的詳述
[0066] 如本文上面概述的，本發(fā)明包括一種使包含多糖的生物質(zhì)材料脫水的方法，一種 從生物質(zhì)材料中提取多糖的方法，以及包含多糖的脫水的生物質(zhì)材料。
[0067] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式，使包含多糖和水的生物質(zhì)材料脫水，以用于后續(xù)提取生 物質(zhì)材料中的至少一部分多糖。合適的含有多糖的生物質(zhì)材料包括但不限于柑橘屬果皮、 蘋果渣、制糖中產(chǎn)生的制糖甜菜渣、油萃取產(chǎn)生的向日葵殘渣、來自淀粉生產(chǎn)的馬鈴薯殘渣 和其他含有果膠的生物質(zhì)材料。另外，用于本發(fā)明的實施方式的其他合適的含有多糖的生 物質(zhì)材料包括但不限于含有角叉菜膠和瓊脂的紅藻和含有藻酸鹽的褐藻。
[0068] 根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，合適的含有多糖的生物質(zhì)材料包括柑橘屬果皮，例 如但不限于橙皮、檸檬皮、酸橙皮和葡萄柚皮。干柑橘屬果皮是制造果膠的重要原料，但干 柑橘屬果皮的成本高且可能占制備干柑橘屬果皮的成本的約一半。通常用燃燒天然氣產(chǎn)生 的熱來直接干燥柑橘屬果皮。
[0069] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式，在脫水之前，可使含有多糖的生物質(zhì)材料經(jīng)歷提取過程， 以提取生物質(zhì)材料中的一種或多種其他組分，例如柑橘類水果中的汁和精油、制糖甜菜中 的糖、向日葵籽中的向日葵油、蘋果中的蘋果汁和馬鈴薯中的淀粉。此外，可使柑橘屬果皮 經(jīng)歷水洗滌，以從果皮中除去糖。
[0070] 不期望受理論束縛，認(rèn)為生物質(zhì)材料中存在的多糖可結(jié)合水，從而使通過加壓從 含有多糖的生物質(zhì)材料中除去水變得困難。出人意料地，根據(jù)本發(fā)明的實施方式，用醇處理 含有多糖的生物質(zhì)材料導(dǎo)致多糖原位降低其水結(jié)合能力，從而使得加壓可行，并且提高含 有多糖的生物質(zhì)材料的干物質(zhì)比例。正如本文使用的，干物質(zhì)指在65°C至70°C下干燥生物 質(zhì)材料20小時至24小時之后保留的生物質(zhì)材料中的材料。
[0071] 在脫水之前，可通過剁碎、切割、研磨或其他方式來粉碎含有多糖的生物質(zhì)材料。 根據(jù)一些實施方式，含有多糖的生物質(zhì)材料可被切割成約l〇mm至約30mm范圍內(nèi)的平均粒 度，粒度是通過測量顆粒的最大尺寸來確定的。
[0072] 根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，用包含醇的潤濕組合物潤濕包含多糖和水的生物質(zhì) 材料，以形成包含潤濕的生物質(zhì)材料和液體組分的生物質(zhì)漿料。根據(jù)一些實施方式，將足以 覆蓋生物質(zhì)材料的量的潤濕組合物添加到生物質(zhì)材料中。根據(jù)一些實施方式，潤濕生物質(zhì) 材料的步驟包括用潤濕組合物洗滌生物質(zhì)材料，并且可包括攪拌生物質(zhì)漿料。可用潤濕組 合物洗滌生物質(zhì)材料一次，或可用潤濕組合物洗滌生物質(zhì)材料多次。根據(jù)一些實施方式，用 潤濕組合物洗滌生物質(zhì)材料2到4次。在每次醇洗滌之后，該方法包括從生物質(zhì)漿料中機(jī)械 地分離出液體組分的至少一部分，并且根據(jù)一些實施方式，包括例如用弓形篩（bow sieve) 或其他分離設(shè)備從生物質(zhì)材料中排放出液體組分。
[0073] 潤濕組合物包括醇和合適的醇類，包括但不限于乙醇、異丙醇及其組合。根據(jù)一些 實施方式，醇以按重量計潤濕組合物的約40%至約85%的量、或以按重量計潤濕組合物的 至少約70%的量存在于潤濕組合物中。根據(jù)一些實施方式，潤濕組合物除包括醇外，還可包 括水，且在一些實施方式中，水構(gòu)成潤濕組合物的除醇以外的所有余量或大體余量。
[0074] 根據(jù)一些實施方式，生物質(zhì)漿料的液體組分的pH可在從約4至約7的范圍內(nèi)，生 物質(zhì)漿料的液體組分的溫度可在從約20°C至約50°C或從約20°C至約30°C的范圍內(nèi)，且每 次洗滌步驟的持續(xù)時間可在從約10分鐘至約30分鐘或從約15分鐘至約20分鐘的范圍內(nèi)。
[0075] 根據(jù)一些實施方式，脫水方法還包括從潤濕的生物質(zhì)材料中機(jī)械地分離出至少一 部分水。此外，根據(jù)一些實施方式，脫水方法還包括從潤濕的生物質(zhì)材料中機(jī)械地分離出至少 一部分水和至少一部分醇。在潤濕組合物包含醇和水的實施方式中，醇可以以共沸物形式一 起從潤濕的生物質(zhì)材料中被分離出來。根據(jù)一些實施方式，這可通過加壓潤濕的生物質(zhì)材料 來完成。根據(jù)具體的實施方式，在加壓期間，壓力可在從約〇. 5巴至約8巴或從約2巴至約4 巴的范圍內(nèi)，且加壓的持續(xù)時間可在從約1分鐘至約25分鐘、或約10分鐘至約25分鐘、或約 15分鐘至約25分鐘的范圍內(nèi)。根據(jù)一些實施方式，可使用螺桿壓力機(jī)進(jìn)行加壓步驟。
[0076] 根據(jù)具體的實施方式，可使含有多糖的生物質(zhì)材料經(jīng)歷用潤濕組合物的單次醇洗 滌，隨后是單次加壓。當(dāng)在該實施方式中使用乙醇時，潤濕組合物中的乙醇的濃度可以為按 重量計潤濕組合物的至少60%，然而，當(dāng)使用異丙醇時，潤濕組合物中的異丙醇的濃度可以 為按重量計潤濕組合物的至少約40%。然而，在使用更稠密的生物質(zhì)材料（例如制糖甜菜 材料）的實施方式中，在糖提取或來自淀粉生產(chǎn)中的馬鈴薯成漿狀之后，可使用更高的醇 濃度和更長的醇洗滌時間。在這樣的實施方式中，醇濃度可在按重量計從潤濕組合物的約 60%至約80%、或按重量計從潤濕組合物的約70%至約80%的范圍內(nèi)，洗滌持續(xù)時間可在 從約30分鐘至24小時、或30分鐘至約6小時、或約1小時至約3小時的范圍內(nèi)。根據(jù)一 些實施方式，通過再次加壓被洗滌和加壓的生物質(zhì)材料可獲得在生物質(zhì)材料中的稍高的干 物質(zhì)含量。
[0077] 根據(jù)一些實施方式，在脫水方法中，潤濕步驟可包括用潤濕組合物洗滌生物質(zhì)材 料，進(jìn)行多次洗滌，且從生物質(zhì)漿料中機(jī)械地分離出液體組分的至少一部分的步驟可包括 在多次洗滌中的每次洗滌之后，從生物質(zhì)漿料中機(jī)械地分離出液體組分的至少一部分。
[0078] 根據(jù)具體的實施方式，多次洗滌可以具有約2次至約4次如下連續(xù)步驟：用醇洗滌 生物質(zhì)材料并且在每次洗滌之后加壓。在該實施方式中，所使用的醇可具有按重量計潤濕 組合物的約至少70 %的濃度，以避免損失果膠，潤濕組合物中的醇可包括異丙醇或乙醇或 兩者，對于生物質(zhì)材料中的少量殘余糖，每次洗滌步驟的持續(xù)時間可在從約20分鐘至約30 分鐘的范圍內(nèi)，生物質(zhì)漿料的液體組分的pH可在從約4至約7的范圍內(nèi)，且生物質(zhì)漿料的 液體組分的溫度可在從約20°C至約50°C、或約20°C至約30°C的范圍內(nèi)。根據(jù)該實施方式， 加壓可進(jìn)行一次或數(shù)次。當(dāng)僅使用兩次洗滌時，兩次或三次加壓提高生物質(zhì)材料中的干物 質(zhì)的量，并且降低生物質(zhì)材料中的殘余糖含量，但在更多次洗滌步驟時，一次加壓步驟可能 是足夠的。根據(jù)該實施方式，加壓生物質(zhì)材料的持續(xù)時間可在從約1分鐘至約25分鐘、或 15分鐘至約25分鐘的范圍內(nèi)，且施加的壓力可在從約0. 5巴至約8巴、或從約2巴至約4 巴的范圍內(nèi)。
[0079] 根據(jù)一些實施方式，多次洗滌可逆流地進(jìn)行，隨后是最后的單獨加壓步驟。根據(jù)該 實施方式，逆流洗滌的次數(shù)可在約2至約4的范圍內(nèi)，在第一次洗滌中醇濃度可在按重量計 潤濕組合物的約40 %至約50 %、或按重量計潤濕組合物的約45 %至約50 %的范圍內(nèi)，如通 過氣相色譜法測量，在最后一次洗滌中潤濕組合物中的醇濃度可為按重量計潤濕組合物的 約80%。根據(jù)該實施方式，合適的醇可以是異丙醇或乙醇或兩者的組合，每次洗滌步驟的持 續(xù)時間可在從約10分鐘至約30分鐘、或從約15分鐘至約20分鐘的范圍內(nèi)，生物質(zhì)漿料的 液體組分的pH可在從約4至約7的范圍內(nèi)，且生物質(zhì)漿料的液體組分的溫度可在從約20°C 至約50°C、或從約20°C至約30°C的范圍內(nèi)。根據(jù)該實施方式，可在任何工業(yè)加壓設(shè)備上進(jìn) 行加壓步驟，且加壓步驟的持續(xù)時間可在從約1分鐘至約25分鐘、或從約10分鐘至約25 分鐘的范圍內(nèi)。根據(jù)一些實施方式，加壓設(shè)備可以是使用約0.5巴至約4巴或約2巴至約 4巴范圍的背壓的單螺桿壓力機(jī)型。
[0080] 根據(jù)一些實施方式，從潤濕的生物質(zhì)材料中機(jī)械地分離出至少一部分水的步驟被 實施，使得脫水的生物質(zhì)材料包含按重量計從脫水的生物質(zhì)材料的約35%至約70%、或按 重量計從脫水的生物質(zhì)材料的約45%至約60%的量的干物質(zhì)。另外，根據(jù)一些實施方式， 脫水的生物質(zhì)材料中的殘余糖可在按重量計從脫水的生物質(zhì)材料的約3%至約30%、或從 約3%至約20%、或從約3%至約15%的范圍內(nèi)。
[0081] 當(dāng)干物質(zhì)以按重量計脫水的生物質(zhì)材料的至少約45%、或約45%至約60%、或約 45%至約55%的量存在于脫水的生物質(zhì)材料中時，脫水的生物質(zhì)材料是可燃燒的而無需進(jìn) 一步干燥。根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式，使生物質(zhì)材料脫水的方法還可包括燃燒至少一部 分脫水的生物質(zhì)材料，以產(chǎn)生熱，且該熱可用于脫水方法中，例如用于加熱潤濕組合物，或 在一些實施方式中，干燥脫水的生物質(zhì)材料，或用于其他熱應(yīng)用。根據(jù)一些實施方式，可通 過燃燒其他生物質(zhì)材料（例如甘蔗廢料或木頭）來補充這樣的供熱系統(tǒng)。因此，根據(jù)本發(fā) 明的一些實施方式，脫水方法還可包括在從潤濕的生物質(zhì)材料中機(jī)械地分離出至少一部分 水的步驟之后，用熱干燥生物質(zhì)材料，以形成干燥的脫水的生物質(zhì)材料。同樣，可燃燒這種 干燥的脫水的生物質(zhì)材料，以產(chǎn)生熱，且該熱可用于脫水方法中。干燥脫水的生物質(zhì)材料可 降低長距離地運輸脫水的生物質(zhì)材料的成本。根據(jù)另一個實施方式，從脫水的生物質(zhì)中產(chǎn) 生的熱可用于除生物質(zhì)脫水方法以外的應(yīng)用中，以進(jìn)一步減少對其他產(chǎn)生熱或能量的資源 (例如油、天然氣和類似物）的需求。
[0082] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式，脫水的生物質(zhì)材料可用于多糖生產(chǎn)中。根據(jù)具體的實施 方式，從包含多糖和水的生物質(zhì)材料中提取多糖的方法包括用包含醇的潤濕組合物潤濕生 物質(zhì)材料，以形成包含潤濕的生物質(zhì)材料和液體組分的生物質(zhì)漿料，從生物質(zhì)漿料中機(jī)械 地分離出液體組分的至少一部分，從潤濕的生物質(zhì)材料中機(jī)械地分離出至少一部分水，以 形成脫水的生物質(zhì)材料，以及從脫水的生物質(zhì)材料中提取多糖的至少一部分。根據(jù)一些實 施方式，在第一位置處進(jìn)行潤濕步驟和機(jī)械分離步驟，在遠(yuǎn)離第一位置的第二位置處進(jìn)行 提取多糖的步驟，且該方法還包括將干燥的脫水的生物質(zhì)材料的至少一部分從第一位置輸 送到第二位置?？梢砸员冗\輸通過常規(guī)方式脫水的生物質(zhì)材料的價格經(jīng)濟(jì)的價格來長距離 地運輸所得到的脫水的生物質(zhì)材料。
[0083] 根據(jù)另一個實施方式，多糖提取方法還可包括在從生物質(zhì)材料中機(jī)械地分離出至 少一部分水的步驟之后，用熱干燥生物質(zhì)材料，以形成干燥的脫水的生物質(zhì)材料。這可進(jìn)一 步降低運輸干燥的脫水的生物質(zhì)材料的成本。
[0084] 此外，根據(jù)本發(fā)明的這種實施方式，從提取得到的多糖可表征為具有與用相同的 初始材料，但不使初始材料經(jīng)歷由本發(fā)明的實施方式描述的過程得到的多糖相同或相近的 質(zhì)量。
[0085] 另外，根據(jù)本發(fā)明的實施方式的醇洗滌的和加壓的含有多糖的生物質(zhì)材料存在若 干有效用途。這些實施方式包括醇洗滌的和加壓的含有多糖的生物質(zhì)材料在食品和非食品 中的用途。正如本文使用的，食品包括固體、液體、半固體、膠狀和可流動食品，并且包括飲 料。本發(fā)明的實施方式包括一種制備食品的方法：包括將醇洗滌的和加壓的含有多糖的生 物質(zhì)材料添加到食品基料中。合適的食品基料包括任何可食用的材料，包括但不限于水、乳 制品、糖果、果汁、蔬菜汁、調(diào)味汁、糖漿劑、焙烤食品和類似物。
[0086] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式，使生物質(zhì)材料脫水的較低成本可更經(jīng)濟(jì)地使用脫水的生 物質(zhì)材料，用于某些較低成本應(yīng)用，例如堿度控制應(yīng)用。一種這樣的應(yīng)用包括醇洗滌的和加 壓的含有多糖的生物質(zhì)材料在畜牧場中中和氨的用途，另一個是醇洗滌的和加壓的含有多 糖的生物質(zhì)材料控制動物皮膚或人皮膚的pH的用途。在家禽農(nóng)場中的這樣的應(yīng)用可降低 或消除跗關(guān)節(jié)燒傷。因此，本發(fā)明的一個實施方式是一種控制動物皮膚或人皮膚的pH的方 法，包括使皮膚暴露于包含醇洗滌的和加壓的含有多糖的生物質(zhì)材料的組合物。另一個實 施方式是一種控制畜牧場中的大氣氨（airborne ammonia)的方法，包括使由畜牧場中的動 物排放的動物廢物暴露于包含醇洗滌的和加壓的含有多糖的生物質(zhì)材料的組合物。
[0087] 根據(jù)本發(fā)明的實施方式，醇洗滌的和加壓的含有多糖的生物質(zhì)材料可以以濕的形 式或干的形式用于上述應(yīng)用中。根據(jù)一些實施方式，醇洗滌的和加壓的含有多糖的生物質(zhì) 材料可被研磨，且在具體地實施方式中可被研磨成面粉狀稠度。
[0088] 轉(zhuǎn)向圖1和圖2,圖示了根據(jù)本發(fā)明的一些實施方式的四步逆流醇洗滌脫水方法。 除了使用不同的醇以外，圖1和圖2圖示的方法相同。在圖1圖示的方法中使用異丙醇，而 在圖2圖示的方法中使用乙醇。因此，對于這兩個圖，參考數(shù)字相同，并且關(guān)于圖1和圖2 的方法在下文僅被描述一次。這些圖還圖示了質(zhì)量平衡，在下文本發(fā)明的一些實施方式的 實施例描述中進(jìn)一步描述質(zhì)量平衡。
[0089] 圖1和圖2都圖示了脫水方法示意圖10,該示意圖10以添加到包含醇的第一次洗 滌14的柑橘屬果皮12開始。來自第一次洗滌14的流出物16被從系統(tǒng)中排放掉，且來自 第一次洗滌的橙皮18被運送到同樣包含醇的第二次洗滌20中。來自第二次洗滌的流出物 22被以逆流方式供回至第一次洗滌14。來自第二次洗滌的橙皮24被供給到包含醇的第三 次洗滌26,且來自第三次洗滌26的流出物28被逆流供給到第二次洗滌20。來自第三次洗 滌26的橙皮30被供給到包含醇的第四次洗滌32。來自第四次洗滌32的流出物34被供給 到第三次洗滌26。來自第四次洗滌32的橙皮36被供給到加壓站38,且來自加壓站38的 流出物40也被逆流供給到第三次洗滌26。醇42經(jīng)由第四次洗滌32被添加到系統(tǒng)。加壓 站38排放脫水的橙皮44。 實施例
[0090] 通過下面的實施例進(jìn)一步闡述了本發(fā)明，下面的實施例不以任何方式被理解為顯 示限制本發(fā)明的范圍。相反，應(yīng)清楚地理解，可依賴于本領(lǐng)域技術(shù)人員在閱讀其中的描述后 可想到的多種其他實施方式、其修改和其等同物，而并不偏離所附權(quán)利要求的范圍。除非另 外指明，否則％為按重量計。
[0091] 測試程序
[0092] 用于評價來自根據(jù)實施例的本發(fā)明實施方式中的樣品的測試程序如下所示：
[0093] 測定非酰胺化果膠中的酯化度（DE)和半乳糖醛酸（GA)
[0094] 儀器：
[0095] 1.分析天平
[0096] 2.玻璃燒杯，250ml，5 個
[0097] 3.量杯，100ml
[0098] 4.真空泵
[0099] 5.吸濾瓶
[0100] 6. 1號玻璃砂濾坩堝（布氏漏斗和濾紙）
[0101] 7.計時器
[0102] 8.試管
[0103] 9. 105 ? 干燥箱
[0104] 10.干燥器
[0105] 11.磁力攪拌器和磁鐵
[0106] 12.滴定管（10ml，精度 ±0. 05ml)
[0107] 13.移液管（20ml :2 個，10ml :1 個）
[0108] 14. pH計/自動滴定管或酚酞
[0109] 化學(xué)品：
[0110] 1.無二氧化碳的水（去離子水）
[0111] 2.異丙醇（IPA)，60 %和 100%
[0112] 3.鹽酸（HC1)，0· 5N 和發(fā)煙 37 %
[0113] 4.氫氧化鈉（Na0H)，0. 1N(校正到小數(shù)點后四位，例如0. 1002),0. 5N
[0114] 5.硝酸銀（AgN03)，0· 1N
[0115] 6.硝酸（HN〇3)，3N
[0116] 7.指示劑，酚酞，0. 1 %
[0117] 程序-測定％ DE和％ GA
[0118] (酸醇：100ml60 % IPA+5ml 發(fā)煙 HC137 % ):
[0119] 1.在250ml玻璃燒杯中稱量2. OOOOg果膠。
[0120] 2.加入100ml酸醇，并在磁力攪拌器上攪拌lOmin。
[0121] 3.通過干燥的、被稱重的玻璃砂濾坩堝過濾。
[0122] 4.用6x 15ml酸醇徹底沖洗燒杯。
[0123] 5.用60% IPA洗滌，直至濾液無氯化物* (約500ml)。
[0124] 6.用 20ml 100 % IPA 洗滌。
[0125] 7.在105°C下干燥樣品272小時。
[0126] 8.在干燥器中干燥并冷卻之后，稱量坩堝。
[0127] 9.在250ml玻璃燒杯中精確稱量0. 4000g樣品。
[0128] 10.稱量兩份樣品，以進(jìn)行兩次測定。兩次測定之間的絕對偏差最大應(yīng)是1. 5%。 如果偏差超過1. 5%，則必須重新測試。
[0129] 11.用約2mll00% IPA潤濕果膠，并加入約100ml無二氧化碳的去離子水，同時在 磁力攪拌器上攪拌。
[0130] *(氯化物測試：將約10ml濾液轉(zhuǎn)移到試管中，加入約3ml3N ΗΝ03，并且加入幾滴 AgN03。如果溶液是澄清的，則濾液將無氯化物，否則將存在氯化銀沉淀。）
[0131] 現(xiàn)在準(zhǔn)備用指示劑或通過使用pH-計/自動滴定管來滴定樣品。
[0132] 程序-僅測定％ DE
[0133] (酸醇：100ml60% IPA+5ml 發(fā)煙 HC137% ):
[0134] 1.在250ml玻璃燒杯中稱量2. 00g果膠。
[0135] 2.加入100ml酸醇，并在磁力攪拌器上攪拌10min。
[0136] 3.通過裝有濾紙的布氏漏斗過濾。
[0137] 4.用90ml酸醇徹底沖洗燒杯。
[0138] 5.用 1000ml60% IPA 洗滌。
[0139] 6.用約 30ml 100 % IPA 洗滌。
[0140] 7.在布氏漏斗上通過真空吸濾干燥樣品約15min。
[0141] 8.在250ml玻璃燒杯中稱量約0· 40g樣品。
[0142] 9.稱量兩份樣品，以進(jìn)行兩次測定。兩次測定之間的絕對偏差最大應(yīng)是1. 5%。如 果偏差超過1. 5%，則必須重新測試。
[0143] 10.用約2mll00% IPA潤濕果膠，并且加入約100ml去離子水，同時在磁力攪拌器 上攪拌。
[0144] 現(xiàn)在準(zhǔn)備用指示劑或通過使用pH-計/自動滴定管來滴定樣品。
[0145] 注：對具有％ DE < 10%的樣品進(jìn)行非常緩慢地滴定是非常重要的，因為在滴定期 間，樣品將僅僅緩慢地溶解。
[0146] 使用指示劑滴定：
[0147] 1.加入5滴酚酞指示劑，并且用0. INNaOH滴定，直至變色（將其記為VI滴定量）。
[0148] 2.在攪拌的同時加入20. OOmlO. 5NNa0H。靜置精確的15min。當(dāng)靜置時，必須用 箔覆蓋樣品。
[0149] 3.在攪拌的同時加入20. OOmlO. 5NHC1，并且攪拌，直至顏色消失。
[0150] 4.加入3滴酚酞指示劑，并且用0. INNaOH滴定，直至變色（將其記為V2滴定量）。
[0151] 盲試（進(jìn)行兩次測定）：
[0152] ?將5滴酚酞加入到100ml無二氧化碳的水或去離子水（與用于樣品中的水相同 的類型）中，并且在250ml玻璃燒杯中用0.1NNa0H(l-2滴）滴定，直至變色。
[0153] ?加入20. OOmlO. 5N NaOH，并且使樣品不受影響地靜置精確的15分鐘。當(dāng)靜置時， 必須用箔覆蓋樣品。
[0154] ?加入20. OOmlO. 5NHC1和3滴酚酞，并且用0. INNaOH滴定，直至變色（將其記為 B1)。滴定所允許的最大量為lmlO. INNaOH。如果滴定使用超過lml，則必須用少量的去離 子水稀釋0. 5N HC1。如果在加入0. 5N HC1時，樣品已顯示變色，則必須用少量的無二氧化 碳的水稀釋〇. 5N NaOH。用水稀釋所允許的最大限度是使得溶液在0. 52N和0. 48N之間。
[0155] 使用pH-計/自動滴定管滴定：
[0156] 使用自動滴定管ABU80型，可應(yīng)用下面的設(shè)置： 采用的樣品 ％ DE < 10 盲試 比例范圍 0.5 5
[0157] 延時秒 50 5 速率-VI 10 5 速率-V2 15 5
[0158] 1.用0. IN NaOH滴定至pH8. 5 (將結(jié)果記錄為VI滴定量）。
[0159] 2.在攪拌的同時加入20. OOmlO. 5NNa0H，并且在不攪拌下使樣品靜置精確的15分 鐘。當(dāng)靜置時，必須用箔覆蓋樣品。
[0160] 3.在攪拌的同時加入20. OOmlO. 5N HC1，并且攪拌直至pH恒定。
[0161] 4.隨后，用0. INNaOH滴定至pH8. 5 (將結(jié)果記錄為V2滴定量）。盲試（進(jìn)行兩次 測定）：
[0162] 1.用0. INNaOH(1-2滴）將100ml無二氧化碳的水或去離子水（與用于樣品中的 水相同的類型）滴定至ρΗ8· 5。
[0163] 2.在攪拌的同時加入20. OOmlO. 5Ν NaOH，并且在不攪拌下使盲試樣品靜置精確的 15min。當(dāng)靜置時，必須用箔覆蓋樣品。
[0164] 3.在攪拌的同時加入20. OOmlO. 5NHC1，并且攪拌，直至pH恒定。
[0165] 4.用0. INNaOH滴定至pH8. 5(將其記為B1)。滴定所允許的最大量為lmlO. 1N NaOH。如果滴定使用超過lml，則必須用少量的去離子水稀釋0. 5N HC1。如果在加入0. 5N HC1時，pH不能降至低于8. 5,則必須用少量的無二氧化碳的水稀釋0. 5N NaOH。用水稀釋 所允許的最大限度是使得稀釋液在〇. 52N和0. 48N之間。
[0166] 計算：
[0167] · vt = Vl+(V2 - Β)
[0168] · % DE (酯化度）={(V2 - Bl) X 100} /Vt
[0169] · % DFA (游離酸度）=100 - % DE
[0170] ·% GA*(半乳糖醛酸度）=(194. IX VtXNX 100)/400
[0171] *基于無灰和無水分的
[0172] 194. 1 :GA 的分子量
[0173] N:用于滴定的0. INNaOH的校正當(dāng)量濃度（例如，0. 1002N)
[0174] 400:用于滴定的洗滌并干燥的樣品的重量，mg
[0175] %果膠純度={(果膠的酸洗滌的干量）X 100}/果膠的稱量量）
[0176] 測定果皮中的殘金糖:
[0177] 儀器
[0178] 1.玻璃燒杯，400ml
[0179] 2.天平（精度 0.2g)
[0180] 3.磁力攪拌器
[0181] 4.磁鐵
[0182] 5.紙過濾器（粗的），例如AGF614型
[0183] 6. 65 °C-70 ? 干燥箱
[0184] 7.布氏漏斗
[0185] 8.真空泵
[0186] 溶液
[0187] 1.異丙醇 50%
[0188] 程序
[0189] L在玻璃燒杯中稱量約3g干果皮。
[0190] 2.加入 100ml50%異丙醇。
[0191] 3.在磁力攪拌器上攪拌4小時，并且過濾。
[0192] 4.用250ml50%異丙醇洗滌濾液。
[0193] 5.將過濾器和濾液置于65°C -70°C干燥箱過夜，并且測定濾液的重量。計算果皮 中的殘余糖：
[0194] (干果皮的重量一干燥的被洗滌的果皮的重量）X 100/干果皮的重量
[0195] 測定某于糌、酸糌和檸檬的果膠的分子量、特件粘度和分子量分布
[0196] 通過凝膠滲透色譜尺寸排阻色譜來根據(jù)分子的尺寸分離分子。來自色譜柱的流出 物通過三個檢測器，折射率（RI)檢測器/直角激光光散射（RALLS)檢測器/粘度檢測器(DP)。 Viscotek軟件將檢測器信號轉(zhuǎn)變成分子量和特性粘度并計算整個群體的加權(quán)平均值。
[0197] 原理
[0198] 使用SEC (尺寸排阻色譜）進(jìn)行分析。SEC的原理是基于尺寸來分離分子，首先洗 脫較大的分子，然后洗脫較小的分子，然后洗脫鹽。
[0199] 設(shè)備分析和條件。
[0200] Viscotek Tri-Sec 儀器
[0201] Viscotek泵 VE1121GPC泵
[0202] 脫氣器
[0203] 具有樣品制備模塊的自動進(jìn)樣器AS3500, Thermo Separation Products
[0204] 3 柱的柱加熱爐，STH585 (40°C )
[0205] 來自 Supelco 的 3TSK Columns GMPWXL 和保護(hù)柱
[0206] RALLS檢測器，直角激光光散射檢測器LD600
[0207] 雙檢測器，RI檢測器，折射率和粘度計檢測器，模塊250
[0208] 數(shù)據(jù)管理器，采集單元
[0209] 計算機(jī)，Tri-Sec軟件
[0210] 溶劑：ρΗ4· 8的0· 3M醋酸鋰緩沖液。
[0211] 流速：1. 0ml/min
[0212] 果膠濃度：約lmg/ml
[0213] 溫度：40 °C
[0214] 注入體積：100 μ 1滿環(huán)。
[0215] 對于一次運行，分析時間為50分鐘。通過進(jìn)行兩次運行并比較它們來測試樣品。 如果在Mw結(jié)果之間存在大于10%的偏差STDV)，則進(jìn)行兩次新的運行。
[0216] 手動樣品制備：
[0217] 在注入之前，必須手動地溶解并過濾（0.45 μ m過濾器）已知的含有不溶性物質(zhì)的 樣品。
[0218] 1.稱出40. Omg樣品，至100ml藍(lán)蓋瓶中。
[0219] 2.加入磁鐵和100ml乙醇。
[0220] 3.將樣品放入包括75°C水浴或塊式加熱器（block heater)的磁力攪拌器中。
[0221] 4.在溫和攪拌時，加入40ml溶劑。
[0222] 5.密封瓶蓋，并在75°C下，溫和地攪拌樣品30min。
[0223] 6.在約20°C水浴中冷卻樣品，直至達(dá)到室溫。
[0224] 使用自動進(jìn)樣器AS3500進(jìn)行樣品制備：
[0225] 在自動進(jìn)樣器小瓶中稱出約1. 5mg果膠。將小瓶放入自動進(jìn)樣器架中。使用來自 AS3500自動進(jìn)樣器的樣板4。使用自動進(jìn)樣器中的以下單元：
[0226] 稀釋循環(huán)：3
[0227] 加熱器：開始溫度：70°C
[0228] 1 -加載 20 μ 1 溶劑 S-l (S-1 = 96 % 乙醇）
[0229] 5 -加入10 μ 1至樣品中
[0230] 11 -加載1500 μ 1溶劑S-2 (S-2 = 0· 3Μ醋酸鋰緩沖液）
[0231] 15 -加入1300 μ 1至樣品中（0· 1%果膠溶液一lmg/ml)
[0232] 16 -混合9. 9分鐘
[0233] 18 -混合9. 9分鐘
[0234] 19 -等待 5. Omin.
[0235] 能夠疊加：是（在結(jié)束正運行樣品的分析之前，開始下一個樣品制備過程）
[0236] 自動進(jìn)樣器的運行時間設(shè)置為50min或更多。使用100ml滿環(huán)注入（full loop injection)。當(dāng)使用自動進(jìn)樣器時，通過放置在自動進(jìn)樣器環(huán)之后的0. 5mm在線過濾器自 動過濾樣品。作為對照樣品，使用具有分子量70, 000道爾頓、濃度約3. Omg/ml的葡聚糖和 已知Mw的果膠樣品。除了 RI檢測器外，必須通過具有已知濃度的果膠溶液來控制回收率 (recovery)。對于日對照，使用葡聚糖標(biāo)準(zhǔn)品。對于周對照，使用果膠樣品。對于回收率 的月對照，使用果膠溶液。葡聚糖T70Mw70,000和普魯蘭多糖Mw212,000用于校準(zhǔn)。僅由 Viscotek監(jiān)控器進(jìn)行校準(zhǔn)。
[0237] 為了登記儀器數(shù)據(jù)，用關(guān)于凈化、流速、泵壓力、爐溫、檢測器信號、電橋平衡和回 收率的數(shù)據(jù)來維持日志。
[0238] 洗脫液制備1L
[0239] 30, 603g 醋酸鋰二水合物 Μ = 102. 01
[0240] 17, 157ml (18, 02g) 100%醋酸
[0241] 多達(dá) ILMilliQ-水
[0242] 0, 25g疊氮化鈉，用于保存
[0243] 在溶解之后超濾0, 2 μ
[0244] 所有化學(xué)品必須是分析級。
[0245] 許可標(biāo)準(zhǔn)
[0246] 為了測試樣品，常常進(jìn)行兩次測定，并且比較結(jié)果。如果在Mw結(jié)果之間有大于 10%偏差（％STDV)，則進(jìn)行新的兩次測定。對于果膠標(biāo)準(zhǔn)品，Mw結(jié)果的許可標(biāo)準(zhǔn)是10%的 偏差STDV)。對于葡聚糖70, 000道爾頓，Mw結(jié)果的許可標(biāo)準(zhǔn)是相對于標(biāo)準(zhǔn)分子量5% 的偏差。
[0247] 測定鈣靈敏度
[0248] 原理
[0249] 將固定量的果膠溶解在熱水中，并且使用3. 0M醋酸緩沖液將溶液pH調(diào)節(jié)到3. 60。 隨后，加入的272ppm鈣增大粘度。鈣靈敏度，CS-99-2,被定義為在5°C下19小時之后該溶 液的粘度（以厘泊表示）。
[0250] 儀器
[0251] 1.粘度玻璃器皿，48mm內(nèi)徑，高度110mm
[0252] 2.磁力攪拌器
[0253] 3.磁力攪拌棒，三角形：長40mm，側(cè)邊6mm
[0254] 4.具有磁力攪拌器或適當(dāng)?shù)臄嚢鑹K恒溫器（stirring block thermostat)的水浴（75? )
[0255] 5.箔或其他耐熱覆蓋材料，例如表面皿
[0256] 6.容量移液管5ml和20ml (或足夠的分配器）
[0257] 7.容量瓶：2000ml (或 5000ml)
[0258] 8.具有復(fù)合電極的pH-計
[0259] 9.實驗室規(guī)模
[0260] 10.通風(fēng)櫥
[0261] 11.無保護(hù)環(huán)的布魯克菲爾德LVT粘度計
[0262] 化學(xué)品
[0263] ?異丙醇（2-丙醇），100 %
[0264] ?氯化鈣二水合物（CaCl2,2H20)
[0265] ?醋酸鈉三水合物（C2H3Na02,3H 20)
[0266] ?醋酸（C2H402)，>
[0267] ?離子交換水
[0268] 試劑
[0269] · ρΗ3· 60 的 3· 0M 醋酸鈉緩沖液（2000ml)
[0270] 在容量燒杯中，將81. 64g醋酸鈉三水合物溶解在約1200ml離子交換水中。該溶 液被定量轉(zhuǎn)移到2000ml容量瓶。
[0271] 在通風(fēng)櫥中，加入309ml醋酸?；旌辖M分并且加入離子交換水至2000ml。溶液pH 應(yīng)在3. 60 ±0. 05,并且在使用之前，必須驗證。
[0272] · ρΗ3· 60 的 Μ 醋酸鈉緩沖液（5000ml)
[0273] 在容量燒杯中，將204. 00g醋酸鈉三水合物溶解在約1200ml離子交換水中。該溶 液被定量轉(zhuǎn)移到5000ml容量瓶。
[0274] 在通風(fēng)櫥中，加入772ml醋酸。混合組分并且加入離子交換水至5000ml。溶液pH 應(yīng)在3. 60 ±0. 05,并且在使用之前，必須驗證。
[0275] ?氯化鈣溶液
[0276] 稱量32. 0g氯化鈣二水合物至稱量盤或容量燒杯中，并且定量地轉(zhuǎn)移到1000ml容 量瓶中。加入約200ml離子交換水，混合組分，并且加入離子交換水至1000ml。
[0277] 程序
[0278] 1.稱量果膠至粘度玻璃器皿中；對于非標(biāo)準(zhǔn)果膠：0. 64g(即0. 4% )，而對于標(biāo)準(zhǔn) 果膠：0.80g(即 0.5%)
[0279] 2.加入的5. 0ml是異丙醇。
[0280] 3.在磁力攪拌器中攪拌樣品，同時加入130ml沸騰（> 85°C )H20。在所有攪拌步 驟即（3)-(5)期間，覆蓋（通過例如箔）粘度玻璃器皿是重要的。
[0281] 4.在水加入之后（3)的lmin內(nèi)，加入20ml ρΗ3· 60的0M醋酸鈉緩沖液。
[0282] 5.在⑷之后的lmin內(nèi)，將樣品置于具有連續(xù)的磁力攪拌的75°C的水浴中，持續(xù) 10±2min〇
[0283] 6.如果樣品含有可見塊，則必須丟棄該樣品，并且必須重復(fù)全部的溶解程序。
[0284] 7.通過約2cm的渦流攪拌樣品。很快地（在2秒內(nèi)）將5ml氯化鈣溶液加入到樣 品中，并且混合約10秒。
[0285] 重要事項
[0286] 如果在加入鈣時，渦流消失，和/或觀察到局部膠凝或捕獲的空氣泡，則必須將樣 品標(biāo)記為預(yù)膠凝的，作為分析的結(jié)果。顯著地，靜置樣品意圖氣泡自發(fā)消失并且作為"正常" 樣品繼續(xù)進(jìn)行，所得到的結(jié)果將太低。在這種情況下，可使用較低的果膠濃度進(jìn)行分析。
[0287] 1.為了不降低粘度，在其測量之前，移走磁鐵并且用例如箔覆蓋玻璃。
[0288] 2.在從（7)后5min內(nèi)，將樣品直于5 C的水浴中，持續(xù)19土3小時。確保水浴的 水位等于樣品表面的商度。
[0289] 3.如果在樣品表面存在空氣泡，在使用無其保護(hù)環(huán)的布魯克菲爾德LVT粘度計進(jìn) 行粘度測量之前，溫和地除去空氣泡。使用2號轉(zhuǎn)軸且轉(zhuǎn)軸速度60rpm，在5°C下測量樣品 粘度。lmin后讀取粘度計讀數(shù)。
[0290] 4.如果讀數(shù)低于10,換成1號轉(zhuǎn)軸，并且在lmin后，以60rpm重新測量。
[0291] 5.如果讀數(shù)高于100,將樣品置于5°C的水浴中，持續(xù)19±3小時，并且使用3號轉(zhuǎn) 軸，以60rpm下Ι-min后重新測量粘度。
[0292] 6.通過粘度計讀數(shù)乘以適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)軸依賴因子來計算以厘泊表示的粘度。CS值等 于所計算的粘度。
[0293] 測定潤濕纟目合物中的異丙醇
[0294] 原理
[0295] 在氣相色譜儀上分析了樣品。單個樣品添加到叔丁醇溶液。
[0296] 儀器
[0297] ?分析天平
[0298] ?自動移液管
[0299] ?移液管
[0300] · 50ml 和 100ml 量瓶
[0301] 化學(xué)品
[0302] ?異丙醇，分析級
[0303] ?叔丁醇，分析級
[0304] ?去離子水
[0305] 程序
[0306] 1.稱量約5. OOOOg潤濕組合物至100ml含約20ml去離子水的量瓶中，并且稱出以 4個小數(shù)位表示的含量。
[0307] 2.用去離子水填充燒瓶至刻度。
[0308] 3.轉(zhuǎn)移5ml至50ml含10ml2% (w/v)叔丁醇的量瓶中。
[0309] 4.用去離子水填充燒瓶至刻度。
[0310] 5.將樣品轉(zhuǎn)移到小瓶中，并且每個小瓶注入三次
[0311] 6.制備含有0.1%、0.2%、0.3%和0.4%(^八）異丙醇和0.4%叔丁醇的標(biāo)準(zhǔn)樣品。
[0312] 在實施例中處理果皮的稈序
[0313] 在下面的實施例中，在實驗室規(guī)模實驗、具有順序洗滌和加壓的中試裝置規(guī)模實 驗和具有逆流洗滌和加壓的中試裝置規(guī)模實驗中加工水果。另外，在實驗室規(guī)模和中試裝 置規(guī)模實驗中提取果膠。這些程序被如下描述：
[0314] 在實驗室規(guī)模中處理果皮
[0315] 1.儀器
[0316] 2.馬鈴薯削皮器
[0317] 3.玻璃燒杯-1000ml，2000ml
[0318] 4.手持式榨汁機(jī)
[0319] 5. pH-計
[0320] 6· TA-XT2質(zhì)構(gòu)儀，穩(wěn)定的微系統(tǒng)
[0321] 7·測力儀 _25kg，5〇kg。
[0322] 8.在圖3和圖4中圖示了壓力單元60。壓力單元60包括支座62、安裝在支座中的 篩板64、用于接合支座并容納果皮的圓柱體66和用于倚住篩板64對圓柱體66中的果皮加 壓的柱塞68。支座62包括底座70和從底座70向上延伸的中空的圓柱形管72,該圓柱形管 72具有用于接納通過加壓果皮而被除去的液體的第一隔室。篩板64具有被加壓的液體從其 穿過的1mm ?L，并且置于管72的靠近管72的頂部76的第一隔室74內(nèi)的肩狀物（未示出） 上。容納果皮的圓柱體66具有用于接納果皮的第二隔室78,且柱塞68具有28mm的直徑，并 且通過容納果皮的圓柱體中的頂部開口 80被往復(fù)式地接合在容納果皮的圓柱體66內(nèi)。整個 加壓單元安裝到TA-XT2質(zhì)構(gòu)儀82(該列表中的條目6)上，用于加壓果皮。
[0323] 材料
[0324] 1.在當(dāng)?shù)爻匈徺I的新鮮檸檬和橙
[0325] 2.去礦物質(zhì)水
[0326] 3. 96 % 乙醇
[0327] 4. 100 % 異丙醇
[0328] 5. 10 % 硝酸
[0329] 程序
[0330] 1.剝?nèi)ニ耐馄?br> [0331] 2.將水果榨汁
[0332] 3.將榨汁的水果切成約5mm的小立方體
[0333] 4.洗滌并加壓切下的水果塊
[0334] 5.在約68°C下，干燥被加壓的水果塊整夜
[0335] 在25kg測力儀中，所使用的壓力為約4巴，且在50kg測力儀中，所使用的壓力為 約8巴。
[0336] 在中試裝置規(guī)樽中處理果皮-順序洗滌和加壓
[0337] 裝置：
[0338] · 1〇〇升塑料容器
[0339] ?中試裝置規(guī)模
[0340] ?攪拌器，IKA Werke RW44,德國
[0341] · Vincent 螺桿壓力機(jī) P-4, USA
[0342] ?密度測量設(shè)備
[0343] · 25升提取容器
[0344] 材料：
[0345] ?從丹麥Futura，Grantorvet得到的被榨汁的橙皮
[0346] ?去礦物質(zhì)水
[0347] · 80 %異丙醇
[0348] ?濃硝酸
[0349] ?離子交換樹脂，Lewatit S-1468, LANXESS, Leverkusen，德國
[0350] ?助濾劑，硅藻土
[0351] 果皮的洗滌和加壓
[0352] 1.當(dāng)來到時，將被榨汁的橙皮浸沒在80% IPA中并攪拌30分鐘
[0353] 2.在具有4巴背壓的Vincent螺桿壓力機(jī)上加壓被洗滌過的果皮
[0354] 3.用80% IPA覆蓋被加壓過的果皮，并且在80% IPA中洗滌另外的30分鐘
[0355] 4.在具有4巴背壓的Vincent螺桿壓力機(jī)上加壓被洗滌過的果皮
[0356] 5.繼續(xù)洗滌和加壓循環(huán)，直至加壓后的果皮的干物質(zhì)是恒定的
[0357] 6.對于一些運行，干燥被加壓過的果皮并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的果膠提?。?br> [0358] · 18升去礦物質(zhì)水
[0359] · 80ml 硝酸
[0360] ?在70°C下提取7小時
[0361] ?在攪拌的同時，用50ml離子交換樹脂進(jìn)行離子交換30分鐘
[0362] ?用三體積80 % IPA沉淀
[0363] 在中試裝置規(guī)樽中處理果皮-逆流
[0364] 根據(jù)圖2中的示意圖來進(jìn)行該中試規(guī)模
[0365] 裝置：
[0366] · 1〇〇升塑料容器
[0367] ?中試裝置榨汁器，0ttol800, Centenario,巴西
[0368] ?中試裝置規(guī)模
[0369] ?攬祥器，IKA Werke RW44,德國
[0370] · Vincent 螺桿壓力機(jī) P_4, Vincen Corporation USA
[0371] ?切割機(jī)，Rex-切割機(jī)，30升Kilia，德國
[0372] ?密度測量設(shè)備
[0373] · 25升提取容器
[0374] ?布氏漏斗
[0375] 材料：
[0376] ?從丹麥Futura，Grantorvet得到的新鮮橙
[0377] ?去礦物質(zhì)水
[0378] · 96% 乙醇，WWR International ApS，丹麥
[0379] ?濃硝酸
[0380] ?離子交換樹脂 Lewatit S-1468, LANXESS, Leverkusen，德國
[0381] ?助濾劑，娃藻土，Celite545
[0382] 果皮的洗滌和加壓
[0383] 7.在榨汁機(jī)上對新鮮橙進(jìn)行榨汁
[0384] 8.在切割機(jī)上將約20kg果皮切成約10mm的粒度，并且浸沒在80%乙醇中約20 分鐘，伴有輕微攪拌。
[0385] 9.排出果皮，用于醇。
[0386] 10.在攪拌的同時，用乙醇洗滌被排出且被切割的果皮，持續(xù)20分鐘（乙醇為新鮮 的80 %或來自后續(xù)洗滌步驟的乙醇），并且在篩上排出。
[0387] 11.在五次逆流洗滌步驟之后，在具有4巴背壓的Vincent螺桿壓力機(jī)上加壓最后 一批被洗滌的果皮。
[0388] 12.對于一些運行，干燥被加壓過的果皮并進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的果膠提?。?br> [0389] · 18升去礦物質(zhì)水
[0390] · 80ml 硝酸
[0391] ?在70°C下提取7小時
[0392] ?在攪拌的同時，用50ml離子交換樹脂進(jìn)行離子交換30分鐘
[0393] ?用三體積80 % IPA沉淀
[0394] 在實駘室規(guī)樽中提取果膠
[0395] 儀器
[0396] 1.玻璃燒杯-2000ml
[0397] 2.布氏漏斗
[0398] 3.具有螺旋槳式攪拌槳的攪拌器，Eurostar digital, IKA Werke
[0399] 4.尼龍布
[0400] 化學(xué)品
[0401] 1.去礦物質(zhì)水
[0402] 2·62% 硝酸
[0403] 3.硅藻土
[0404] 4.離子交換樹脂，Amberlite SR1L，由 Rohm&Haas 生產(chǎn)
[0405] 5. 100 % 異丙醇
[0406] 6. 60 %異丙醇
[0407] 程序
[0408] 1.在裝備有攪拌器和溫度控制器的玻璃燒杯中將約900ml去礦物質(zhì)水加熱到70°C。
[0409] 2.將約20干果皮加入到水中，并且通過添加62%硝酸將pH調(diào)解到1. 7-1. 8。
[0410] 3.在攪拌的同時，在70°C下進(jìn)行提取，持續(xù)5小時。
[0411] 4.在提取之后，在用10ml62%硝酸和500ml去礦物質(zhì)水的混合物沖洗之前，使用 硅藻土作為助濾劑在布氏漏斗上過濾容器中的組分。
[0412] 5.在攪拌的同時，通過每升被過濾的提取物添加約50ml樹脂（Amberlite SR1L，由 Rohm&Haas生產(chǎn)），使被過濾的提取物進(jìn)行離子交換。在攪拌時，在攪拌時的20分鐘期間， 進(jìn)行離子交換。
[0413] 6.在裝備有布的布氏漏斗上過濾被離子交換的濾液。
[0414] 7.通過在溫和攪拌的同時，將被過濾的離子交換的濾液加入到三份100%異丙醇 中，來沉淀被過濾的離子交換的濾液。
[0415] 8.沉淀物被收集到尼龍布上，并且通過手動加壓，以除去盡可能多的異丙醇。
[0416] 9.在60 %異丙醇中洗滌手動加壓的沉淀物一次，然后在大氣壓力下在干燥箱中 在約68 °C下干燥。
[0417] 10.在干燥之后，碾磨果膠。
[0418] 在中試裝置規(guī)樽中提取果膠
[0419] 1.在18升提取容器中，混合600g干果皮、18升離子交換水和80ml62 %硝酸，并且 在攪拌的同時，在70°C下提取7小時。
[0420] 2.在具有硅藻土的布氏漏斗上過濾混合物。
[0421] 3.在45°C下用每升濾液50ml離子交換樹脂使濾液進(jìn)行離子交換，持續(xù)30分鐘。
[0422] 4.在尼龍布上排出離子交換樹脂。
[0423] 5.在三體積80%異丙醇中沉淀被離子交換的濾液。
[0424] 6.用60%異丙醇洗滌沉淀物一次，并且在約65°C下干燥24小時。
[0425] 來自實施例的樣品的分析
[0426] 實施例1-10涉及實驗室實驗，而實施例11-14涉及在中試裝置中的實驗，以及實 施例15-18涉及在中試裝置中對果膠和角叉菜膠廢棄材料進(jìn)行的實驗。
[0427] 實施例1 :醇濃度的影響
[0428] 在第一組實驗中，在不同條件下的一次洗滌和一次加壓之后，測量了果皮干物質(zhì)、 果膠收率、果皮中的殘余糖濃度、DE和果膠分子量Mw，并且在下表1中示出數(shù)據(jù)。
[0429] 表1 :洗滌和加壓的果皮的干物質(zhì)、糖濃度、果膠收率、DE和分子量
[0430]
【權(quán)利要求】
1. 一種包含多糖的脫水的生物質(zhì)材料，其中所述脫水的生物質(zhì)材料包含按重量計所述 脫水的生物質(zhì)材料的約35%至約60%的量的干物質(zhì)和按重量計所述脫水的生物質(zhì)材料的 約3 %至約30%的殘余糖含量。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫水的生物質(zhì)材料，其中所述干物質(zhì)為按重量計所述脫水的 生物質(zhì)的約50 %至約60%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫水的生物質(zhì)材料，其中所述殘余糖含量為按重量計所述脫 水的生物質(zhì)材料的約3%至約15%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的脫水的生物質(zhì)材料，其中所述生物質(zhì)材料選自由以下組成的 組：柑橘屬果皮、蘋果渣、來自糖生產(chǎn)中的制糖甜菜殘渣、來自向日葵油生產(chǎn)中的向日葵殘 渣、來自淀粉生產(chǎn)中的馬鈴薯殘渣、紅藻和褐藻。
5. -種脫水的柑橘屬果皮，包含按重量計所述脫水的柑橘屬果皮的約35%至約60% 的量的干物質(zhì)和按重量計所述脫水的柑橘屬果皮的約3%至約30%的殘余糖含量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的脫水的柑橘屬果皮，其中所述干物質(zhì)為按重量計所述脫水的 柑橘屬果皮的約45%至約60%。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的脫水的柑橘屬果皮，其中所述干物質(zhì)為按重量計所述脫水的 柑橘屬果皮的約50%至約60%。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的脫水的柑橘屬果皮，其中所述殘余糖含量為按重量計所述脫 水的柑橘屬果皮的約3%至約20%。
9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的脫水的柑橘屬果皮，其中所述殘余糖含量為按重量計所述脫 水的柑橘屬果皮的約3%至約15%。
10. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的脫水的柑橘屬果皮，其中所述柑橘屬果皮選自由以下組成 的組：橙皮、檸檬皮、酸橙皮和葡萄柚皮。
【文檔編號】C08L5/06GK104059249SQ201410255119
【公開日】2014年9月24日 申請日期:2010年7月7日 優(yōu)先權(quán)日:2009年7月28日
【發(fā)明者】黑勒·本奇·奧爾森, 莫根斯·安德森, 詹斯·埃斯基爾·托魯索 申請人:Cp凱可股份公司